图 1：传统 12V 集中式架构      

图 2：48V分布式架构

这些集中式 DC-DC 转换器（图 1）绝大多数都很笨重，因为它们使用较早的低频率开关 PWM 拓扑。此外，它们也会为大量关键动力总成系统带来单点故障。

另外一种需要考虑的架构是使用模块化电源组件进行分布式供电（图 2）。该供电架构使用更小、更低功耗的 48 至 12V 转换器，在整个接近 12V 负载的车辆中配电。简单的功率方程式 P = V • I 和 PLOSS = I2R 就可以说明为什么 48V 配电比 12V 更高效。

对于给定功率级而言，与 12V 系统相比，48V 系统电流低四倍、功耗低 16 倍。在 1/4 的电流下，电缆和连接器可能会更小、更轻，而且成本也会更低。此外，分布式电源架构还有显著的热管理及电源系统冗余优势（图 4）。

图 3：标准 DC-DC 转换器效率为 94%

图 4：Vicor DC-DC 转换器效率为 98%

分布式架构的模块化组件优势

分布式供电（图 5）的模块化方法具有高度的可扩展性。

图 5：混合动力电动车的模块化方法

电池的 48V 输出分配给车内各种高功率负载，从而可使更低电流（4 倍）及更低功耗（16倍）的优势最大化，带来更小、更轻的 PDN。根据不同分布式负载的负载电源分析，可以设计一个模块并对其进行适当功率粒度及扩展性认证，用于并行阵列。

本实例中是 2kW 模块。如前文所述，粒度和可扩展性主要看系统。通过使用分布式模块代替大型集中式 DC-DC 转换器，N+1 冗余也能够以显著降低的成本实现。如果负载功耗在汽车开发阶段有变，该方法依然有优势。工程师可以增减模块，无需对整个完成的定制电源进行修改。另一个设计优势是缩短开发时间，因为模块已获得批准和认证。

在更高电压的电池系统中实施分布式模块化 48V 架构

图 6：纯电动车的模块化方法

纯电动车或高性能混合动力车可使用高电压电池，因为动力总成和底盘系统功率需求很高。48V SELV PDN 对于 OEM 厂商而言依然有显著的优势，但是现在，电源系统设计人员有了额外的挑战，即高功率 800V 或 400V 至 48V的 转换。

此外，这款高功率 DC-DC 转换器还需要隔离，但不需要稳压。分散 48V 至 12V 转换器布置的一大优势是更好的稳压。上游高功率转换器可通过使用稳压 PoL 转换器，使用固定比率拓扑。这具有极大的优势，因为 16:1 或 8：1 的宽输入至输出电压范围分别适用于 800/48 和 400/48。在该范围内使用稳压转换器不仅效率很低，而且还会给热管理带来很大的问题。

由于400V 或 800V 配电时的安全要求，分散布置这款高电压隔离转换器不仅非常困难，而且成本还很高。然而，高功率集中式固定比例转换器可使用电源模块取代大型“银盒”DC-DC 转换器进行设计。

可以开发具有适当粒度及可扩展性的电源模块，然后进行轻松并联，用于具有不同动力总成及底盘电气化要求的广泛车辆。此外，Vicor 固定比率母线转换器 (BCM®) 还是双向的，支持各种能源再生方案。BCM 采用正弦振幅转换器 (SAC™) 高频率软开关拓扑，可实现 98％ 以上的效率。它们还具有 2.6kW/in³ 的功率密度，可显著缩小集中式高电压转换器的尺寸。

Vicor 是汽车市场的供应商，可提供最先进的创新 48V 解决方案。汽车供电架构的分布式模块化方法可简化复杂的供电挑战，从而可提高性能和生产力，缩短上市时间。Vicor 是 48V 电源转换的领导者，不断为供电架构、电源转换拓扑、控制系统及封装实现创新。